Teodolito El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óp mecánico-óptico tico que se utiliza para obtener ángulos verticales y, en la mayoría de los casos, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles. Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles ingenieriles,, sobre todo para las triangulaciones. triangulacio nes. Con ayuda de una mira y mediante la taquimetría taquimetría,, puede medir distancias. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico, y otro instrumento más sofisticado es otro tipo de teodolito más conocido como estación total. total. Básicamente, el teodolito actual es un telescopio montado sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden los ángulos con ayuda de lentes. El teodolito también es una herramienta muy sencilla de transportar. Por eso es una herramienta que tiene muchas garantías garantías y ventajas en su utilización. Es su precisión en el campo lo que lo hace importante y necesario para la construcción.
Clasificación[editar ]
Teodolito moderno.
Los teodolitos se clasifican en teodolitos repetidores, reiteradores, reiteradores, brújula y electrónicos.
Teodolitos repetidores[editar ] Estos han sido fabricados para la acumulación de medidas sucesivas de un mismo ángulo horizontal en el limbo limbo,, pudiendo así dividir el ángulo acumulado y el número de mediciones vistas.
Teodolitos reiteradores[editar ] Llamados también direccionales , los teodolitos reiteradores reiteradores tienen la particularid particularidad ad de poseer un limbo fijo y sólo se puede mover la alidada alidada..
Teodolito - brújula[editar ] Como dice su nombre, tiene incorporada una brújula de características especiales. Este tiene una brújula imantada con la misma dirección al círculo horizontal sobre el diámetro 0 a 180 grados de gran precisión.
Teodolito electrónico[editar ] Es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del círculo vertical y horizontal, mostrando los ángulos en una pantalla, eliminando errores de apreciación. Es más simple en su uso, y, por requerir menos piezas, es más simple su fabricación y en algunos casos su calibración. Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos son: la precisión, el número de aumentos en la lente del objetivo y si tiene o no compensador electrónico. Véase también:
Estación total
Ejes
Ejes principales de un teodolito.
El teodolito tiene tres ejes principales y dos ejes secundarios.
Ejes principales[editar ]
Eje Vertical de Rotación Instrumental S - S (EVRI) Eje Horizontal de Rotación del Anteojo K - K (EHRA) Eje Óptico Z - Z (EO)
El Eje Vertical de Rotación Instrumental es el eje que sigue la trayectoria del Cenit-Nadir , también conocido como la línea de la plomada, y que marca la vertical del lugar. El eje óptico es el eje donde se enfoca a los puntos. El eje principal es el eje donde se miden ángulos horizontales. El eje que sigue la trayectoria de la línea visual debe ser perpendicular al eje secundario y este debe ser perpendicular al eje vertical. Los discos son fijos y la alidada es la parte móvil. El eclímetro también es el disco vertical. El Eje Horizontal de Rotación del Anteojo o eje de muñones es el eje secundario del teodolito, en el cual se mueve el visor . En el eje de muñones hay que medir cuando se utilizan métodos directos, como una cinta de medir, y así se obtiene la distancia geométrica. Si se mide la altura del jalón, se obtendrá la distancia geométrica elevada y si se mide directamente al suelo, se obtendrá la distancia geométrica semielevada; las dos se miden a partir del eje de muñones del teodolito. El plano de colimación es un plano vertical que pasa por el eje de colimación, que está en el centro del visor del aparato; se genera al girar el objetivo.
Ejes secundarios[editar ]
Línea de fe Línea de índice
Partes[editar ]
Partes principales[editar ]
Niveles: - El nivel es un pequeño tubo cerrado que contiene una mezcla de alcohol y éter y una burbuja de aire; la tangente a la burbuja de aire será un plano horizontal. Se puede trabajar con los niveles descorregidos. Precisión: Depende del tipo de teodolito que se utilice. Existen desde los antiguos, que varían entre el minuto y el medio minuto; los modernos, que tienen una precisión de entre 10", 6", 1" y hasta 0.1". Nivel esférico: Es una caja cilíndrica tapada por un casquete esférico. Cuanto menor sea el radio de curvatura menos sensibles serán; sirven para obtener de forma rápida el plano horizontal. Estos niveles tienen en el centro un círculo; hay que colocar la burbuja dentro del círculo para hallar un plano horizontal bastante aproximado. Tienen menor precisión que los niveles tóricos; su precisión está en 1´ como máximo, aunque lo normal es 10´ o 12´. Nivel tórico: Si está descorregido impide medir. Hay que calarlo con los tornillos que lleva el aparato. Para corregir el nivel hay que bajarlo un ángulo determinado y después estando en el plano horizontal con los tornillos se nivela el ángulo que se ha determinado. Se puede trabajar estando descorregido, pero hay que cambiar la constante que da el fabricante. Para trabajar estando descorregido se necesita un plano paralelo. Para medir hacia el norte geográfico (se miden acimutes; si no se tienen orientaciones) se utiliza el movimiento general y el movimiento particular. Sirven para orientar el aparato y si se conoce el acimutal se sabrán las direcciones medidas respecto al norte. Plomada: Se utiliza para que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo.
Plomada de gravedad: Bastante incómoda en su manejo, se hace poco precisa sobre todo los días de viento. Era el método utilizado antes de aparecer la plomada óptica. Plomada óptica: es la que llevan hoy en día los teodolitos; por el ocular se ve el suelo y así se pone el aparato en la misma vertical que el punto buscado. Limbos: Discos graduados que permiten determinar ángulos. Están divididos de 0 a 360 grados sexagesimales, o de 0 a 400 grados centesimales. En los limbos verticales se pueden ver diversas graduaciones (limbos cenitales). Los limbos son discos graduados, tanto verticales como horizontales. Los teodolitos miden en graduación normal (sentido dextrógiro) o graduación anormal (sentido levógiro o contrario a las agujas del reloj). Se miden ángulos cenitales (distancia cenital), ángulos de pendiente (altura de horizonte) y ángulos nadirales. Nonius: Mecanismo que permite aumentar o disminuir la precisión de un limbo. Se dividen las n - 1 divisiones del limbo entre las n divisiones del nonio. La sensibilidad del nonio es la diferencia entre la magnitud del limbo y la magnitud del nonio. Micrómetro: Es el mecanismo óptico que permite hacer la función de los nonios pero de forma que permite ver una serie de graduaciones y un rayo óptico mediante mecanismos; esto aumenta la precisión.
Partes accesorias[editar ]
Trípodes: Se utilizan para trabajar mejor; tienen la misma X e Y pero diferente Z, ya que tienen una altura; el más utilizado es el de meseta. Hay unos elementos de unión para fijar el trípode al aparato. Los tornillos nivelantes mueven la plataforma del trípode; la plataforma nivelante tiene tres tornillos para conseguir que el eje vertical sea vertical. Tornillo de presión (movimiento general): Es el tornillo marcado en amarillo; se fija el movimiento particular, que es el de los índices, y se desplaza el disco negro solidario con el aparato. Se busca el punto y se fija el tornillo de presión. Este tornillo actúa en forma ratial, o sea hacia el eje principal. Tornillo de coincidencia (movimiento particular o lento): Si hay que visar un punto lejano, con el pulso no se puede; para centrar el punto se utiliza el tornillo de coincidencia. Con este movimiento se hace coincidir la línea vertical de la cruz filar con la vertical deseada, y este actúa en forma tangencial. Los otros dos tornillos mueven el índice y así se pueden medir ángulos o lecturas acimutales con esa orientación.
Movimientos del teodolito[editar ] Este instrumento, previamente instalado sobre el trípode en un punto del terreno que se denomina estación, realiza los movimientos sobre los ejes principales.
Movimiento de la alidada[editar ] Este movimiento se realiza sobre el eje vertical (S-S), también presente en los instrumentos de todas las generaciones de teodolito. Permite al operador girar el anteojo horizontalmente, en un rango de 360.
Movimiento del anteojo[editar ] Este movimiento se realiza sobre el eje horizontal (K-K) y permite al operador girar desde el punto de apoyo hasta el cenit, aunque estos casos son muy raros ya que mayormente se abarca un rango promedio de 90° y otro.
Características constructivas fundamentales [editar ] Para realizar un buen levantamiento topográfico se deben considerar las siguientes condiciones:
Cuando el teodolito se encuentra perfectamente instalado en una estación, el eje vertical (o eje principal) (S-S) queda perfectamente vertical. El eje de colimación (Z-Z) debe ser perpendicular al eje horizontal (K-K). El eje horizontal (K-K) debe ser perpendicular al eje vertical (S-S).
Estación total
Utilización de una estación total
Vista de una estación total
Se denomina estación total a un aparato electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar , calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias Índice [ocultar]
1Funcionamiento 2Teodolito, estación total y GPS 3Fabricantes de instrumentos 4Enlaces externos
Funcionamiento[editar ] Vista como un teodolito; una estación total se compone de las mismas partes y funciones. El estacionamiento y verticalización son idénticos, aunque para la estación total se cuenta con niveles electrónicos que facilitan la tarea. Los tres ejes y sus errores asociados también están presentes: el de verticalidad, que con la doble compensación ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales, y los de colimación e inclinación del eje secundario, con el mismo comportamiento que en un teodolito clásico, salvo que el primero
puede ser corregido por software, mientras que en el segundo la corrección debe realizarse por métodos mecánicos. El instrumento realiza la medición de ángulos a partir de marcas realizadas en discos transparentes. Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda electromagnética portadora (generalmente microondas o infrarrojos) con distintas frecuencias que rebota en un prisma ubicado en el punto a medir y regresa, tomando el instrumento el desfase entre las ondas. Algunas estaciones totales presentan la capacidad de medir "a sólido", lo que significa que no es necesario un prisma reflectante. Este instrumento permite la obtención de coordenadas de puntos respecto a un sistema local o arbitrario, como también a sistemas definidos y materializados. Para la obtención de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de lecturas y cálculos sobre ellas y demás datos suministrados por el operador. Las lecturas que se obtienen con este instrumento son las de ángulos verticales, horizontales y distancias. Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad de incorporarle datos como coordenadas de puntos, códigos, correcciones de presión y temperatura, etc. La precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gradián en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2 y 5 kilómetros según el aparato y la cantidad de prismas usada. Para el óptimo desempeño de las Estaciones Totales es necesario que el equipo esté calibrado, para ello se debe darle mantenimiento y ajustes mediante el uso de un colimador .
Teodolito, estación total y GPS[editar ] Genéricamente se los denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ángulos, distancias y niveles, lo cual requería previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos electro-ópticos hace tiempo que son una realidad técnica accesible desde el punto de vista económico. Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para descargarla después en programas de CAD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que actualmente están en desuso. Por otra parte, desde hace ya varios años las estaciones totales se están viendo desplazadas por equipos GNSS (Sistema Satelital de Navegación Global, por sus siglas en inglés) que abarca sistemas como el GPS, antes conocido como Navstar, de E.E.U.U., el GLONASS, de Rusia, El COMPASS de China y el GALILEO de la Unión Europea. Las ventajas del GNSS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma; y aunque con la tecnología de Estación Total Robótica, esto ya no es necesario, el precio de los sistemas GNSS ha bajado tanto que han ido desplazando a aquellas en campo abierto. Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma (o punto de control), lo que no es innecesario con el GNSS, aunque por su parte el GNSS requiere al operario situarse en dicho punto, lo cual no siempre es posible. La gran ventaja que mantiene la Estación Total contra los sistemas satelitales son los trabajos bajo techo y subterráneos, además de aquellos donde el operador no puede acceder, como torres eléctricas o riscos, y que con sistemas de medición sin prisma de hasta 3000m (a la fecha) estos levantamientos se pueden hacer por una persona y desde un sólo punto, aunque en este aspecto los Escáners Láser y la tecnología LIDAR han estado ganando terreno. Por lo tanto, no siempre es posible el uso del GNSS, principalmente cuando no puede recibir las señales de los satélites debido a la presencia de edificaciones, bosque abundante, etc. Por lo demás, los sistemas GNSS RTK (Cinemática en Tiempo Real, por sus siglas en inglés) ya igualan e incluso superan la precisión de cualquier Estación Total, salvando los errores acumulables de éstas últimas, permitiendo además levantamientos de puntos distantes incluso a 100 km sin problema. En el futuro se percibe que la elección
entre un equipo GNSS o bien una Estación Total estará más dado por la aplicación en sí, que por los límites tecnológicos que cada instrumento presente.
Fabricantes de instrumentos[editar ]
F. W. Breithaupt & Sohn Fennel (Geo-Fennel) Hilti Leica Geosystems Kern & Co. AG (hasta 1992, hoy en día Leica Geosystems) Wild Heerbrugg AG (históricamente). La compañía fue absorbida por Leica Geosystems en 1990 Miller, Innsbruck (hasta 1990) Nikon, (históricamente), ahora es parte de Trimble Navigations Ltd. Ruide (históricamente), ahora es parte de South Surveying and Mapping Instruments Co. Ltd. Sokkia (históricamente), ahora es parte de Topcon. Topcon Trimble Carl Zeiss (históricamente), ahora es parte de Trimble Navigations Ltd. Geodimeter (históricamente), ahora es parte de Trimble Navigations Ltd. Spectra Precision, (históricamente), ahora es parte de Trimble Navigations Ltd. North Surveying Stonex Pentax Acnovo El Guayabo, Ahome
